本發明涉及一種野外土壤高光譜檢測裝置，尤其是涉及一種野外連續測試原位水稻土高光譜的車載微型鏵犁裝置。

背景技術：

基于實驗室條件下進行的土壤高光譜檢測在國內外都已經獲得了廣泛的認可。然而，室內光譜測量所需的樣品采集、運輸、制備等過程，削弱了可見近紅外(Vis-NIR)高光譜技術無損快速的優勢。隨著精準農業的發展，對大范圍土壤屬性利用土壤高光譜進行實時監測的需求越來越迫切，土壤高光譜的野外檢量技術顯得越來越重要。近年來，構建各種土壤屬性預測模型的野外高光譜速測裝置成為土壤學的一大熱點。這類裝置可以分為靜態原位測量裝置和動態實時測量裝置。

野外土壤高光譜的靜態原位測量裝置大多是在野外采樣點處將光譜儀與土壤相對固定地進行光譜采集，一般在光譜儀上配備接觸式反射探頭對含水野外原狀土柱進行光譜測量，用測得的土壤高光譜數據各類土壤屬性，如Kusumo等（Kusumo, B.H., Hedley, M.J., Tuohy, M.P., et al. Prediction of soil carbon and nitrogen concentrations and pasture root densities from proximally sensed soil spectral reflectance. Proximal Soil Sensing, Springer Netherlands, 2010: 177-190）、國內中國農業大學的李民贊團隊（李民贊，潘孌，鄭立華，等。基于近紅外漫反射測量的便攜式土壤有機質測定儀的開發。光譜學與光譜分析，2010，30（4）：1146-1150。安曉飛，李民贊，鄭立華，等。便攜式土壤全氮測定儀性能研究。農業機械學報，2012，43（增刊）：283-288。）、浙江大學的史舟團隊（郭燕, 紀文君, 吳宏海, 等. 基于野外Vis-NIR光譜的土壤有機質預測與制圖. 光譜學與光譜分析, 2013, 33(4): 1135-1140）就成功利用在野外靜態原位測量水稻土高光譜進行土壤屬性的建模預測和制圖。

野外土壤高光譜的動態實時測量裝置通常是由具有一定動力的牽引裝置牽引，在前進的同時實時測量野外土壤光譜，如比利時Mouazen等（Mouazen, A.M., Karoui, R., De Baerdemaeker, J., et al. On-line measurement of some selected soil properties using a VIS-NIR sensor. Soil & Tillage Research, 2007, 93(1): 13-27.）和美國的Christy（Christy, C.D. Real-time measurement of soil attributes using on-the-go near infrared reflectance spectroscopy. Computers and Electronics in Agriculture, 2008, 61(1): 10-19；Mouazen, A.M., Maleki, M.R., Cockx, L., et al. Optimum three-point link set up for optimal quality of soil spectra collected during on-line measurement, Soil & Tillage Research, 2009, 103(1): 144-152）的研究。

目前，國外的車載動態實時測量土壤屬性研究都見于旱地土壤。而對于中國大面積分布的水稻土壤的野外高光譜動態實時測量裝置及平臺的構建國內外還未見公開報道。由于水稻田存在水旱交替這種特殊的耕作形式，野外土壤高光譜動態實時測量技術對于保證在排水疏干的短暫時間內完成土壤高光譜的快速測量尤為必要。

技術實現要素：

為了克服背景技術領域中對現有土壤屬性室內測試存在的相對費時、費力、周期長的缺陷，本發明的目的在于提供一種野外連續測試原位水稻土高光譜的車載微型鏵犁裝置。

本發明采用的技術方案是：

本發明的鏵犁刀片固定在豎直的鏵犁立柱下端右側面，鏵犁立柱柱身上開有多個等間距的鏵犁立柱定位孔，鏵犁立柱左側裝有豎直的光譜組件立柱，光譜組件立柱柱身上開有多個與鏵犁立柱定位孔相對應的光譜組件立柱定位孔，鏵犁立柱和光譜組件立柱分別安裝在連接橋的孔中，通過鏵犁立柱定位桿經鏵犁立柱定位孔在連接橋右側孔中定位，通過光譜組件立柱定位桿經光譜組件立柱定位孔在連接橋左側孔中定位，鏵犁立柱上端面裝有鏵犁立柱手柄，光譜組件立柱上端面裝有光譜組件立柱手柄，光譜組件立柱底端側面裝有保護罩，保護罩朝向光譜組件立柱左側，保護罩內部有水平放置的固定板,光譜傳感器通過光譜傳感器固定器成45°固定在固定板上，鹵素燈通過鹵素燈固定器垂直固定在固定板上，鹵素燈與電源相連，光譜傳感器通過光纖與光譜儀相連，連接橋通過左側兩個連接橋固定孔固定到微型履帶式拖拉機的牽引部件上。

所述保護罩靠近土壤一側底部開有透光孔，藍寶石固定在透光孔正上方，藍寶石橫截面中心點和透光孔橫截面中心點連線與光譜傳感器的中心軸線重合。

本發明具有的有益效果是：

本發明是利用微型拖拉機拖動微型鏵犁切開土壤表層，利用光譜傳感器連續采集野外原位水稻土光譜數據，實現野外原位土壤高光譜的快速動態檢測；整個裝置的設計，一方面可以營造光譜采集所需的暗室環境，避免外界光線進入對測量結果的干擾，另一方面因為有微型拖拉機牽引動力，實現了土壤光譜數據的快速、連續、動態檢測，使土壤原位高光譜的大范圍實時連續測量更加簡單，省時省力。

附圖說明

圖1是本發明的平面結構圖。

圖2是本發明的立體結構圖。

圖中：1、土壤，2、鏵犁刀片，3、刀片固定螺釘，4、鏵犁立柱，5、鏵犁立柱定位孔，6、連接橋，7、連接橋固定孔，8、犁立柱定位桿，9犁立柱定位手柄，10、光譜組件立柱手柄，11、光譜組件立柱，12、光譜組件立柱定位孔，13、光譜組件立柱定位桿，14、供電電纜，15、光纖、16、保護罩，17、光譜傳感器，18、鹵素燈，19、固定板，20、傳感器固定器，21、透光孔，22、藍寶石，23、鹵素燈固定器，24、保護罩固定螺釘。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

如圖1、圖2所示，本發明的鏵犁刀片2通過刀片固定螺釘3固定在豎直的鏵犁立柱4下端右側面，鏵犁立柱4柱身上開有5個等間距的鏵犁立柱定位孔5，鏵犁立柱4左側裝有豎直的光譜組件立柱11，光譜組件立柱11柱身上開有5個與鏵犁立柱定位孔5相對應的光譜組件立柱定位孔12，鏵犁立柱4和光譜組件立柱11分別安裝在連接橋6的孔中，通過鏵犁立柱定位桿8經鏵犁立柱定位孔5在連接橋6右側孔中定位，通過光譜組件立柱定位桿13經光譜組件立柱定位孔12在連接橋6左側孔中定位，鏵犁立柱4上端面裝有鏵犁立柱手柄9，光譜組件立柱11上端面裝有光譜組件立柱手柄10，光譜組件立柱11底端側面裝有保護罩16，保護罩16朝向光譜組件立柱11左側，由三個保護罩固定螺釘24固定在保護罩16內壁，保護罩16內部有水平放置的固定板19, 光譜傳感器17通過光譜傳感器固定器20成45°(光譜傳感器17中心軸線與固定板19成45°夾角)固定在固定板19上，鹵素燈18通過鹵素燈固定器23垂直固定在固定板19上，鹵素燈18通過供電電纜14與電源相連，光譜傳感器17通過光纖15與光譜儀相連，連接橋6通過左側兩個連接橋固定孔7固定到微型履帶式拖拉機的牽引部件上。

如圖1、圖2所示，所述保護罩16靠近土壤1一側底部開有透光孔21，藍寶石22固定在透光孔21正上方，藍寶石22橫截面中心點和透光孔21橫截面中心點連線與光譜傳感器17的中心軸線重合。

本發明的光譜儀、光譜傳感器、鹵素燈等都是目前已經商業化的型號，根據需要，可以在市場上進行選購。

本發明的操作步驟如下：

1）鏵犁靜止定位：通過鏵犁立柱手柄9，向上拉動鏵犁立柱4，鏵犁立柱4最下端的鏵犁立柱定位孔5與連接橋6上的鏵犁立柱定位孔5對齊，用鏵犁立柱定位桿8穿過兩孔，將鏵犁立柱4固定并定位。

2）光譜傳感器靜止定位：通過光譜組件立柱手柄10，向上拉動光譜組件立柱11，光譜組件立柱11最下端的光譜組件立柱定位孔13與連接橋6上的光譜組件立柱定位孔12對齊，用光譜組件立柱定位桿13穿過兩孔，將光譜組件立柱11固定并定位。

3）裝置定位：將連接橋6通過連接橋固定孔7固定到微型拖拉機的牽引部件上，通過微型拖拉機的牽引，移動到待測土壤所在位置，制動微型拖拉機，使裝置停止前進。

4）鏵犁工作定位：將微型拖拉機速度控制在最小，人工提著鏵犁立柱手柄9，抽出鏵犁立柱定位桿8，緩緩下放鏵犁立柱4，使固定在其底端的鏵犁刀片2慢慢切入土壤，控制鏵犁刀片2切開土壤垂直深度在所需的范圍之內，將鏵犁立柱定位桿8插入鏵犁立柱定位孔5中，固定鏵犁立柱4，以使鏵犁刀片2相對定位在一個固定位置，其犁開的土壤深度相對固定。

5）人工提著光譜組件立柱手柄10，抽出光譜組件立柱定位桿13，緩緩下放光譜組件立柱11，使固定在其底端的保護罩16連同在固定在其內部的光譜傳感器17和鹵素燈18慢慢下降，保護罩16底部平面接近但不接觸鏵犁刀片2新犁開的土壤1水平面，將光譜組件立柱定位桿13插入光譜組件立柱定位孔12中，固定光譜組件立柱11，以使保護罩16相對定位在一個固定位置，固定在其內部的光譜傳感器17和鹵素燈18能位置相對固定。

6）通過與光譜傳感器17相連的電腦設置光譜儀的采樣頻率，在微型拖拉機驅動裝置前進的同時，連續采集野外原位水稻土光譜數據，并實時保存。

上述具體實施方式用來解釋說明本發明，而不是對本發明進行限制，在本發明的精神和權利要求的保護范圍內，對本發明作出的任何修改和改變，都落入本發明的保護范圍。